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Schnellschalter
Um den Kurzschlussstrom in seiner Höhe zu begrenzen, ist es bei Schnellschaltern fur Gleichstrom und bei LeistungsbegrenzUl1gsschaltern für Wechsel- oder Drehstrom erforderlich, den Ausschaltverzug des
Schalters auf wenige Millisekunden zu begrenzen.
Bekannt sind Schalteinrichtungen, bei denen die Kontaktkraft durch einen Haltemagneten erzeugt wird, dessen Erregung mit dem Auslösebefehl unterbrochen oder dessen Kraftfluss mit dem Auslösebefehl in andere, nicht mehr den Anker durchsetzende Bahnen gelenkt wird, wobei eine am beweglichen Kontaktarm angreifende Rückzugfeder die Kontaktöffnung bewirkt.
Es sind auch Anordnungen bekannt bzw. vorgeschlagen, bei denen durch den abzuschaltenden Strom elektromagnetische oder elektrodynamische Kräfte erzeugt werden, die mittels Schlaganker oder Schlaghebel gegen die Kraftrichtung der Kontaktandruckfeder auf den beweglichen Kontaktarm schlagen und mit ihrer kinetischen Energie die Trennung der Kontaktstücke erreichen.
Alle diese Anordnungen leiden aber unter dem Mangel, dass zur Kontaktöffnung erhebliche Massen zu beschleunigen und grosse Kräfte zu überwinden sind, so dass die gewünschten, extrem kurzen Zeiten für den Ausschaltverzug bei Leistungsschaltern für höhere Nennströme nicht zu erreichen sind.
Es sind ferner bekannt Schnellschalter mit einer Leiterschleife, bestehend aus einem starren und einem ihm gegenüber angeordneten beweglichen Schleifenzweig, der durch die elektrodynamischen Kräfte beim Auftreten eines Kurzschlusses geöffnet wird. Der starre Schleifcnzweig ist hier als fester, der bewegliche Schleifenzweig als beweglicher Kontaktarm ausgebildet. Um zu vermeiden, dass bei einem bestimmten Überstrom sich Abhebe- und Kontaktandruckkraft das Gleichgewicht halten und während dieses Zustandes die Kontaktstücke verschweissen, sind zusätzliche aufeinander abgestimmte Sperrund Auslösemechanismen erforderlich.
Abgesehen davon, dass dadurch der Raumbedarf vergrössert und der Schalteraufbau kompliziert wird, kann infolge des Ansprechverzuges dieser Mechanismen der Wert des Überstromes, bei dem der Kontakt durch die Abhebekraft geöffnet wird, nicht beliebig niedrig gewählt oder einstellbar gemacht werden. Müssen solche Schalter in Serie geschaltet werden, sind Kurz- schlUsse nicht selektiv abzuschalten.
Die Erfindung betrifft nun einen Schnellschalter der zuletzt beschriebenen Art. Gemäss der Erfindung werden deren Nachteile dadurch vermieden, dass der bewegliche Schleifenzweig aus zwei an ihren äusseren Enden an je einer Anschlagpaare besitzenden Geradführung schwenkbar gelagerten Kontaktarmen mit Kontaktstücken an jedem inneren Ende besteht und dass auf jede Geradfuhrung eine Druckfeder wirkt, deren in Richtung zur GeradfUhrung liegende Kraftkomponente die Kontaktkraft erzeugt, während die senkrecht zur Kontaktkraft liegende Kraftkomponente nach Überschreiten der Totpunktlage die Kontaktöffnung unterstützt. Dabei wirkt an jeder Achse der Drehgelenke bzw. auf jeden Kontaktarm eine zusätzliche und einstellbare Federkraft, deren Moment dem in Schliessstellung durch die Druckfedern auf den Kontaktarm ausgeübten Moment entgegengerichtet ist.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines AusfUhrungsbeispieles hervor.
Die folgende an Hand der Zeichnung vorgenommene Beschreibung des Ausfuhrungsbeispieles der Erfindung dient der Erläuterung der Erfindung und ihrer Realisierungsmöglichkeit. Es zeigt : Fig. 1 den Schnellschalter in der Einschaltstellung, Fig. 2 den Schnellschalter in der Ausschaltstellung.
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Die vom abzuschaltenden Strom durchflossene Leiterschleife besteht aus dem starren und fest angeordneten Schleifenzweig l, der eine gerade oder im flachen Winkel gebogene Schiene sein kann, dem beweglichen und aus zwei Kontaktarmen 2', 2"mit Kontaktstücken 3, 3'an jedem inneren Ende gebil-
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Schleifenzweigesverbindenden flexiblen Band 4. Beide Schleifenzweige sind gegenüberliegend angeordnet. An jedem äusseren Ende sind die Kontaktarme 2', 2" an GeradfUhrungen 10, 10'in Drehgelenken oder Schneidla- gern 5, 5'schwenkbar gelagert.
Auf jede Geradführung 10, 10'wirkt eine Druckfeder 6. 6'in einem
Federgehäuse 7,7', deren in Richtung zur Geradführung liegende Kraftkomponente die Kontaktkraft er- zeugt, während die senkrecht zur Geradführung liegende Kraftkomponente nach Überschreitung der Tot- punktlage die Kontaktöffnung untersttitzt. In der Einschaltstellung sind die Kontaktarme 2', 2" des be- weglichen Schleifenzweiges 2 in die Einschaltknicklage gedrückt und stUtzen sich in IsolierstUcken 8, 8, die an dem starren Schleifenzweig 1 befestigt sein können, ab.
An jeder Achse der Drehgelenke 5, 5'ist zusätzlich eine einstellbare Torsionsfeder und/oder an jedem Kontaktarm 2', 2" eine einstellbare Zug- oder Drehfeder (im folgenden Drehfeder genannt) angebracht, deren Drehmomente so gerichtet sind, dass die Kontaktarme nur mit der Differenz der sich aus den Druckfedern 6, 6'und den Drehfeder ergeben- den Kräfte auf die Isolierstücke 8, 8'drücken. Die vorerwähnten Drehfedern sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
Beim Auftreten eines Überstromes hebt die in der Leiterschleife wirkende elektrodynamische Kraft die Kontaktarme 2', 2" von den IsolierstUcken 8, 8'ab und drückt sie bei ausreichender Grösse des Stro- mes über den Totpunkt durch. Nach Überschreiten der Totpunktlage wirken gemeinsam in gleicher Rich- tung die elektrodynamische Kraft in der Leiterschleife, die Kraft der Druckfedern 6 und 6'und der Dreh- federn sowie die Abhebekraft an den Kontaktstücken 3, 3', die beispielsweise Abwälzkontakte sein kön- nen, und schleudern die Kontaktarme 2'und 2"bis an die schlagdämpfenden Isolieranschläge 9 und 9' in die Ausschaltknicklage, in der sie mittels an sich bekannter Fangvorrichtungen gehalten werden. Der Federweg der Druckfedern 6, 6'ist durch einstellbare Anschläge 11, 11'in den Federgehäusen 7, 7'begrenzt.
Daher trennen sich während der Bewegung die Kontaktstücke 2'und 2", wodurch der Lichtbogen für den Abschaltvorgang eingeleitet wird.
Bei einem Schnellschalter gemäss der Erfindung ermöglichen die veränderbaren und unabhängig voneinander einstellbaren Vorspannungen der Druck- und Drehfedern, die Kontaktkraft und den Kontaktdurchhub und die erforderliche Auslösekraft ebenfalls unabhängig voneinander einzustellen. Auch bei grossen Betriebsströmen, die grosse Kantaktkräfte erfordern, kann mittels der Drehfeder der Schleifenzweig mit seinen Kontaktarmen so eingestellt werden, dass kleine elektrodynamische Kräfte in der Leiterschleife die Kontakttrennung bewirken. Diese kleinen Auslösekräfte können mit Kontaktarmen von kleiner Länge erzeugt werden, die mit ihrer geringen Trägheit einen ausserordentlich geringen Ausschaltvorgang ermöglichen.
Ein weiterer Vorzug der erfindungsgemässen Einrichtung besteht darin, dass der zwischen den sich trennenden Kontaktstücken entstehende Lichtbogen selbst Bestandteil der der elektrodynamischen Kraftwirkung unterliegenden Stromschleife ist und deshalb einer grossen, verlängernd wirkenden Kraft ausgesetzt ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, durch zweckentsprechende Bemessung und Einstellung der Druck- und bzw. oder Drehfedernvorspannung die Höhe des Ansprechstromes einzustellen und damit die Forderung nach selektiver Abschaltung eines Kurzschlussstromes zu erfüllen.
Es ist klar, dass es das Wesen der Erfindung nicht berührt, wenn, insbesondere durch Einsatz technischer Äquivalente, Modifikationen der hier beschriebenen Ausführungsform angegeben werden. Solche Abwandlungen fUhren aus dem Rahmen der Erfindung nicht heraus.
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Quick switch
In order to limit the level of the short-circuit current, it is necessary to set the switch-off delay for high-speed switches for direct current and for power limiting switches for alternating or three-phase current
Switch to a few milliseconds.
Switching devices are known in which the contact force is generated by a holding magnet, the excitation of which is interrupted with the trigger command or whose flow of force is directed into other paths that no longer penetrate the armature with the trigger command, with a return spring acting on the movable contact arm causing the contact to open.
Arrangements are also known or proposed in which electromagnetic or electrodynamic forces are generated by the current to be switched off, which strike the movable contact arm against the direction of force of the contact pressure spring by means of impact anchors or impact levers and, with their kinetic energy, separate the contact pieces.
However, all these arrangements suffer from the deficiency that considerable masses have to be accelerated to open the contact and great forces have to be overcome, so that the desired, extremely short times for the switch-off delay in circuit breakers for higher rated currents cannot be achieved.
There are also known high-speed switches with a conductor loop, consisting of a rigid and a movable loop branch arranged opposite it, which is opened by the electrodynamic forces when a short circuit occurs. The rigid loop branch is designed here as a fixed, the movable loop branch as a movable contact arm. In order to prevent the lifting and contact pressure force from maintaining their equilibrium in the event of a certain overcurrent and the contact pieces welding during this state, additional locking and triggering mechanisms are required.
Apart from the fact that this increases the space requirement and complicates the switch structure, due to the delay in response of these mechanisms, the value of the overcurrent at which the contact is opened by the lifting force cannot be selected or made adjustable as desired. If such switches have to be connected in series, short circuits cannot be switched off selectively.
The invention relates to a high-speed switch of the type just described. According to the invention, the disadvantages thereof are avoided in that the movable loop branch consists of two straight guides pivotably mounted at their outer ends on a pair of stops each with contact pieces at each inner end and that on each Straight guide a compression spring acts, the force component of which lies in the direction of the straight guide generates the contact force, while the force component perpendicular to the contact force supports the contact opening after the dead center position has been exceeded. An additional and adjustable spring force acts on each axis of the swivel joints or on each contact arm, the moment of which is opposite to the moment exerted by the compression springs on the contact arm in the closed position.
Further features of the invention emerge from the description of an exemplary embodiment.
The following description of the exemplary embodiment of the invention, made with reference to the drawing, serves to explain the invention and its possible implementation. It shows: FIG. 1 the quick switch in the switched-on position, FIG. 2 the quick switch in the switched-off position.
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The conductor loop through which the current to be switched off flows consists of the rigid and firmly arranged loop branch l, which can be a straight or flat rail bent at a flat angle, the movable and two contact arms 2 ', 2 "with contact pieces 3, 3' at each inner end -
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Loop branch connecting flexible tape 4. Both loop branches are arranged opposite one another. At each outer end, the contact arms 2 ', 2 "are pivotably mounted on straight guides 10, 10' in swivel joints or cutting bearings 5, 5 '.
A compression spring 6, 6 ′ acts on each straight guide 10, 10 ′ in one
Spring housing 7, 7 ', the force component of which lies in the direction of the straight guide generates the contact force, while the force component perpendicular to the straight guide supports the contact opening after the dead center position has been exceeded. In the switched-on position, the contact arms 2 ', 2 "of the movable loop branch 2 are pressed into the switched-on kinked position and are supported in insulating pieces 8, 8 which can be attached to the rigid loop branch 1.
An adjustable torsion spring and / or an adjustable tension or torsion spring (hereinafter referred to as torsion spring) is additionally attached to each axis of the swivel joints 5, 5 ', the torques of which are so directed that the contact arms only with the difference between the forces resulting from the compression springs 6, 6 'and the torsion springs press on the insulating pieces 8, 8'. The above-mentioned torsion springs are not shown in the drawing.
When an overcurrent occurs, the electrodynamic force acting in the conductor loop lifts the contact arms 2 ', 2 "from the insulating pieces 8, 8' and, if the current is sufficient, pushes them through the dead center. After the dead center position is exceeded, they work together in the same way Direction is the electrodynamic force in the conductor loop, the force of the compression springs 6 and 6 'and the torsion springs, and the lifting force on the contact pieces 3, 3', which can be rolling contacts, for example, and fling the contact arms 2 'and 2 "up to the shock-absorbing insulation stops 9 and 9 'in the break-out kink position, in which they are held by means of known safety gears. The spring travel of the compression springs 6, 6 'is limited by adjustable stops 11, 11' in the spring housings 7, 7 '.
The contact pieces 2 ′ and 2 ″ therefore separate during the movement, as a result of which the arc is initiated for the shutdown process.
In the case of a quick switch according to the invention, the variable and independently adjustable biases of the compression and torsion springs allow the contact force and the contact stroke and the required release force to also be set independently of one another. Even with large operating currents that require large contact forces, the torsion spring can be used to adjust the loop branch with its contact arms in such a way that small electrodynamic forces in the conductor loop cause the contact to be separated. These small triggering forces can be generated with contact arms of small length, which, with their low inertia, allow an extremely small switch-off process.
Another advantage of the device according to the invention is that the arc that occurs between the separating contact pieces is itself part of the current loop subject to the electrodynamic force and is therefore exposed to a large, lengthening force. It is also possible to set the level of the response current by appropriately dimensioning and setting the compression and / or torsion spring preload and thus to meet the requirement for selective disconnection of a short-circuit current.
It is clear that the essence of the invention is not affected if, in particular through the use of technical equivalents, modifications of the embodiment described here are indicated. Such modifications do not leave the scope of the invention.
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